limite de contraccion para mañana

Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”

2013-I

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DOCENTE:

ING. CACHAY SILVA ROBERTO

ALUMNO: RUBIO MENA JHONNY FRANKLIN

CICLO:

2013-II

Lambayeque, MAYO del 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDERO RUIZ GALO

MECÁNICA DE SUELOS

INGENIERÍA

AGRICOLA

“DETERMINACION DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN”


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2013-II

Le dedico primeramente mi trabajo a Dios fué el creador de todas las cosas, el que me ha dado

fortaleza para continuar cuando a punto de caer he estado; por ello, con toda la humildad que de

mi corazón puede emanar. De igual forma, a mis Padres, a quien le debo toda mi vida, les

agradezco el cariño y su comprensión, a ustedes quienes han sabido formarme con buenos

sentimientos, hábitos y valores, lo cual me ha ayudado a salir adelante buscando siempre el

mejor camino.

A mis maestros, gracias por su tiempo, por su apoyo así como por la sabiduría que me

transmitieron en el desarrollo de mi formación profesional, en especial al Ingeniero Cachay Silva

Roberto, por haber guiado el desarrollo de este trabajo y llegar a la culminación.

Primero y antes que nada, dar gracias a Dios, por estar

conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi

corazón e iluminar mi mente y por haber puesto en mi

camino a aquellas personas que han sido mi soporte y compañía durante todo el periodo de

estudio. Agradecer hoy y siempre a mi familia por el esfuerzo realizado por ellos. El apoyo en mis

estudios, de ser así no hubiese sido posible. A mis padres y demás familiares ya que me brindan

el apoyo, la alegría y me dan la fortaleza necesaria para seguir adelante.

Un agradecimiento especial al Ingeniero Cachay Silva Roberto, por la colaboración, paciencia,

apoyo y sobre todo por esa gran amistad que me brindó y me brinda, por escucharme y

aconsejarme siempre.

DEDICA

TORIA

INDICE

AGRADE

CIMIENT


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2013-II

DEDICATORIA

AGRADECIMIENTO

ÍNDICE 3

INTRODUCCIÓN 4

RESUMEN……………………………………………………………………………………………….. 5

OBJETIVOS 6

ALCANCE 7

USO E IMPORTANCIA 7

MARCO TEÓRICO 8

PRÁCTICA LIMIETE DE CONTRACCION ….………………………………………………..12

EQUIPOS Y MATERIALES 13

ASPECTOS DE SEGURIDAD EN EL USO DEL MERCURIO…………………………...14

CALCULOS 15

CONCLUSIONES 20

RECOMENDACIONES 21

BIBLIOGRAFIA SERIGRAFÍA 22

ANEXOS 23

INTROD

UCCION


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2013-II

Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden

existir estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en

estado sólido, cuando

Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son

los denominados límites de Atterberg. Los ensayos se realizan en el laboratorio y

miden la cohesión del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman

pequeños cilindros de 3mm de espesor con el suelo.

La determinación de los límites de consistencia, es muy importante porque nos

muestra el comportamiento del suelo con las diferentes cantidades de agua

presentes en él. Una de las características importantes es el comportamiento del

suelo sin la presencia de agua, y es por eso que se realiza el ensayo de límite de

contracción; ya que si el agua en el suelo esta en proceso de evaporación, éste

adquiere mayor solidez y va contrayéndose hasta que llega un momento en que

cesa la contracción, no obstante continua el proceso de evaporación. A este límite

en que cesa la contracción del suelo, aunque continué la evaporación del agua, es

al que se llama límite de contracción. Su valor como en los casos anteriores, esta

dado por su contenido de humedad, expresado en porcentaje.

.

En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las

ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa

RESUME

N


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superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por karl von terzaghi, a

partir de 1925.

Es gracias a estos límites que en la actualidad la experiencia acumulada en las

determinaciones es suficiente para tener una idea bastante clara del tipo de suelo

que se está analizando y de las propiedades que el mismo posee. Su gran facilidad

de ejecución en el laboratorio permite obtener de manera sencilla y bastante rápida

una identificación del suelo.

Una muestra de suelo de grano fino es remoldeada con agua para obtener una

consistencia aproximada al límite líquido. La pasta saturada es colocada dentro de

un recipiente con un volumen conocido y secada lentamente. Se determina la

masa final y el volumen de la pasta sólida del suelo. Este ensayo utiliza material

peligroso para la salud como es el mercurio.

Para poder obtener de forma sencilla algunas características o propiedades de los

suelos, los límites de Atterberg o límites de consistencia son de gran utilidad. Son

estos los que nos permiten trabajar con suelos finos como limos y arcillas,

pudiendo de este modo encontrarse en un estado sólido, semisólido, plástico y

líquido.

Objetivo principal

Determinación del Límite de Contracción de un suelo.

Objetivos secundarios:

OBJETIV

OS


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2013-II

Al finalizar la práctica el estudiante será capaz de:

Describir el procedimiento para el ensayo de límite de contracción de un

suelo.

Calcular el límite de contracción de un suelo, correctamente.

Identificar el equipo que se utiliza en el ensayo de límite de

contracción.

- Este método provee un procedimiento para obtener los datos que son

usados para calcular el límite de contracción y la relación de contracción.

- El límite líquido, plástico, y de contracción a menudo son referidos

colectivamente como los Límites de Atterberg, en homenaje a su inventor el

científico en suelos A. Atterberg. Estos contenidos de agua distinguen las

fronteras de los diferentes estados de consistencia de los suelos cohesivos.

- Este método se realiza sólo en porciones de suelo que pasan la malla No.

40 (425 µm). La contribución relativa de esta porción de suelo, puede ser

ALCANC

E


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2013-II

considerada cuando se usa este método para evaluar las propiedades de

los suelos en conjunto

Los factores de contracción cubiertos en este método de ensayo, sólo

pueden ser determinados básicamente en suelos de grano fino (cohesivos),

que presentan una resistencia cuando estos son secados al aire. - El

termino “límite de contracción” expresado como un contenido de agua en

porcentaje, es asumido típicamente para representar la cantidad de agua

que se requiere para llenar los vacíos de un suelo cohesivo dado, en su

mínima relación de vacíos obtenida por secado (generalmente al horno).

Así, el concepto de límite de contracción se puede usar para evaluar el

potencial de contracción o la posibilidad de desenvolvimiento, o ambos, de

grietas en el movimiento de tierras que involucren suelos cohesivos. Los

Datos obtenidos de este método de ensayo se pueden usar para calcular la

contracción volumétrica y lineal

MARCO TEÓRICOLIMITE DE CONTRACCIÓN

1.Marco teórico

Suelo Cohesivo: Un suelo que en cuanto está confinado y en estado seco, tiene una

considerable resistencia y presenta una cohesión significativa para cuando esta sumergido.

Resistencia en Estado Seco: Es una medida

descriptiva del esfuerzo requerido para

triturar una bola de suelo secada al aire de

½” (12 mm) de diámetro.

USO E

IMPORTAN


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Límite de contracción: Es el contenido máximo de agua, en el cual una reducción en su

contenido, no causará una disminución en el volumen de la masa del suelo.

Relación de contracción: Es la relación del cambio de un volumen dado, expresado como un

porcentaje del volumen seco al cambio correspondiente en su contenido de agua por arriba del

límite de contracción, expresado como un porcentaje del peso del suelo secado al horno.

Contracción volumétrica: Es la disminución en volumen, expresada como un porcentaje de la

masa de suelo en estado seco; cuando el contenido de agua es reducido de un porcentaje dado

del límite de contracción. En el estado semisólido, el proceso el decrecimiento de volumen del

suelo es precisamente igual al valor de agua perdida por evaporación. Sin embargo cuando el

contenido de humedad llega a un cierto valor mínimo, la muestra deja de disminuir su volumen

con la pérdida de humedad pero el peso de la muestra continúa decreciendo.

Puede decirse que en ese punto la muestra pasa de un estado semisólido a uno sólido. El límite

entre los dos estados es marcado por el cambio de color de oscuro a claro y el contenido de

humedad correspondiente a dicho límite Atterberg lo denominó “límite de contracción”.

En el estado semisólido, los vacíos están completamente llenos de agua. La superficie libre de

agua se localiza dentro de la superficie de la muestra y la tensión superficial ejerce en la

superficie exterior de la muestra una

presión distribuida uniforme, comparable a

la presión externa actuando como una

presión hidrostática en cada punto

perpendicular a la superficie externa de la

muestra. Por esta razón el aire no puede

entrar en la arcilla ya que la presión

ejercida por la tensión superficial es más

pequeña que la presión requerida para

comprimir o contraer la arcilla.

En el límite líquido la presión ejercida por

la tensión superficial del agua o “presión capilar” es prácticamente igual a cero. En el límite

plástico ya suma varias atmósferas y durante el proceso de contracción en el estado semisólido

su valor es todavía más grande.

Límite de Contracción (ASTM D-427)


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Una muestra de suelo secada lentamente (sometida a desecación), formará un menisco capilar

entre los granos individuales del suelo. Como resultado, los esfuerzos entre los granos

(esfuerzos efectivos o intergranulares), aumentarán y el suelo disminuirá de volumen. A medida

que la contracción continúa, el menisco se hace más pequeño y los esfuerzos capilares se

incrementan, lo cual reduce aún más el volumen. Se llega hasta un punto donde no hay mayor

reducción de volumen, pero el grado de saturación es esencialmente 100 %. El contenido de

agua al cual esto ocurre se define como límite de contracción (LC, SL o wS).

En este punto, el menisco capilar comienza a retraerse bajo la superficie del suelo y el color de la

superficie cambia de uno resplandeciente a una apariencia uniforme (el mismo efecto se observa

cuando un suelo dilatante se retrae bajo la superficie, que adquiere apariencia uniforme (parda)

debido a la reflectividad en los cambios en superficie).

También puede decirse que el límite de contracción es el menor contenido de humedad al que

una muestra de suelo no reducirá volumen con posterior secado.

Determinación del Límite de Contracción

Atterberg (1911), originalmente trabajó con pequeñas barras de arcilla que dejó secar

lentamente. Observó el punto en el cual el color cambiaba y al mismo tiempo anotó que la

longitud era esencialmente mínima en ese punto.

Terzaghi propuso que uno podría medir el volumen seco y la masa seca y a la vez calcular el

contenido de agua en el punto de mínimo volumen. En la figura 2 se ilustra este procedimiento.

Una pequeña cantidad de suelo de masa total Mi se coloca en un pequeño recipiente de

volumen conocido Vi y se permite un secado lento. Luego de tener la masa seca al horno Ms, el

volumen se suelo seco Vd se mide pesando la cantidad de mercurio que la muestra de suelo

desplaza. El límite de contracción se calcula a partir de alguna de las siguientes expresiones:

Ambas ecuaciones corresponden a las dos partes de la figura 2 y puede ser fácilmente derivada de la figura y los diagramas de fase del suelo


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Aunque el límite de contracción fue una popular prueba de clasificación durante los años 20, está

sujeta a considerable incertidumbre y por ello no se practica más. El ensayo tiene algunas

características indeseables: involucra errores como resultado de burbujas de aire en la muestra

de suelo seco, agrietamiento durante el secado, pesado y otras medidas de error y el peligro de

envenenamiento al operador con mercurio. Casagrande sugirió secar muestras grandes y medir

físicamente sus dimensiones para evitar el problema del envenenamiento por mercurio.

Uno de los mayores problemas con el límite de contracción, es que la cantidad de contracción

depende no solo del tamaño del grano, sino de la fábrica inicial del suelo. El estándar, por

ejemplo la designación ASTM D427; del procedimiento, es comenzar con un límite de humedad

cercano al límite líquido. Sin embargo, especialmente con arcillas limosas y arenosas,

frecuentemente se produce un límite de contracción mayor que el límite plástico, lo cual carece

de sentido. Casagrande sugiere que el contenido inicial de agua sea ligeramente mayor que el

límite plástico, si es posible, pero debe admitirse que es imposible evitar atrapar burbujas de aire.

Influencia de la Histéresis del Agua del Suelo

El potencial de agua no es función única del contenido de agua del suelo, sino que depende de

la historia previa de la humedad de la muestra. A este fenómeno se le llama histéresis del agua

del suelo.

En la figura 7 se

representa el efecto de

la histéresis de un

suelo que inicialmente

estuvo saturado, luego

se secó lentamente

hasta un valor de -


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LC=ω−[(V−V O ) γωW O

]+100

1500 julios/kg, después se le mojó con incrementos similares de agua hasta hacerlo llegar cerca

del punto de saturación, donde las curvas se cerraron. Si el proceso de secamiento hubiera

cesado mas pronto, la curva de mojadura hubiera tenido una trayectoria distinta, tal como lo

muestra la curva ‘scanning’ B-A. De igual manera, si el secamiento hubiera comenzado antes

que se alcanzara la saturación completa, la curva de secamiento habría seguido la trayectoria de

la curva ‘scanning’ A-C. Si el suelo se hubiera secado mas de lo que indica la figura, la curva de

mojadura sería una curva ‘scanning’. La curva de secamiento limitante se encuentra con

secamiento que comienza con saturación completa y la curva de mojadura limitante comienza

con el suelo a la mayor sequedad posible, pues en la mayoría de las aplicaciones de campo el

secamiento es al aire (los suelos pueden secarse con P2O5 en el vacío, para conseguir

secamiento completo).

Las curvas anteriores dependen de la temperatura, estructura y composición. Cuando estas

variables se mantienen constantes, los puntos que se determinan experimentalmente deben caer

entre las curvas limitantes

2. PRÁCTICA LÍMITE DE CONTRACCIÓN

Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional

de volumen o contracción en el suelo.

Los cambios en el volumen de un suelo fino se producirán por encima de la humedad

correspondiente al límite de contracción.

Donde:

LC : Límite de contracción (% ) .

ω : Contenido de humedad del suelo al momento del ensayo

V : Volumen del suelo húmedo.

Vo : Volumen del suelo seco.

Wo : Peso de suelo seco (pastilla).

Γ ω : Densidad del agua (1.0 gr/cm3).


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2.1. EQUIPO Y MATERIALES

Cápsula de contracción

Plato de evaporación

Recipiente volumétrico de vidrio para medir la cantidad de volumen que ocupa el suelo

Espátula

Placa

Plástica con tres apoyos.

Probeta graduada de 25 ml. y graduada cada 0.2 ml.

Balanza con sensibilidad de 0.1 gr.

Tamiz N°40

Mercurio.

Grasa lubricante

Equipo basico Probeta y mercurio

Espátula


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Horno Plato Tamiz

2.2. PROCEDIMIENTOS:

Se utiliza suelo pasado por la malla No.40, se amasa y se lleva a un contenido de

humedad similar o algo superior al límite líquido.

Recubrir el interior de la cápsula de evaporación con una capa fina de grasa.

Llenar la cápsula de evaporación en tres capas. Compactar cada capa dando golpes

suaves sobre una superficie firme para eliminar las burbujas de aire.

Luego de completar la tercera capa, se enrasa utilizando la espátula.

Se toma el peso de la cápsula con el suelo húmedo para determinar el contenido de

humedad y se lleva al horno.

Se deja secar en el horno a temperatura estándar.

Luego del secado se retira y se halla el peso seco. Se puede observar la variación del

volumen por secado.

Luego se debe determinar el volumen de la muestra de suelo seca. Se utiliza el

desplazamiento en mercurio.

El volumen desplazado por el suelo se recoge con ayuda de un recipiente y se coloca

en la probeta graduada para determinar su volumen.

Luego determinar el volumen inicial que será igual al volumen de la cápsula.

Aspectos de seguridad en el uso del mercurio

El mercurio es una sustancia tóxica, por lo tanto se evitará el contacto con la piel.

Almacenar el mercurio en contenedores sellados aprueba de roturas.

Se realizarán los ensayos en ambientes bien ventilados para evitar la inhalación de vapor

de mercurio.

Tratar de minimizar los derrames en el ensayo.


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Se limpiarán los derrames rápidamente para evitar su evaporación en el ambiente.

Se desecharán los materiales contaminados incluyendo la torta de suelo seco de manerab

segura.

3. CÁLCULOS


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BIBLIOGRAFÍA

DOCUMENTOS DE REFERENCIA.

- NORMAS ASTM: D 427 Método estándar de prueba para factores de contracción de

suelos por el método de mercurio. D 653 Terminología relacionada a suelos, rocas y

fluidos contenidos. D 2216 Método de prueba para la determinación en laboratorio del

contenido de agua (humedad) de suelos y rocas.

- NORMAS AASHTO: T 92 Método estándar para la determinación del límite de

contracción de los suelos.

- Norma ASTM D 427 - 98: “Método estándar de prueba para factores de contracción de

suelos por el método de mercurio”. MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS DE

INGENIERÍA CIVIL. Autor: Joseph E. Bowles. Editorial: Mc Graw – Hill. CARRETERAS,

CALLES Y AEROPISTAS. Principios generales de mecánica de suelos aplicados a

pavimentos flexibles. Autor: Ing. Raul Valle Rodas. Editorial: El Ateneo. Sexta edición.


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En el presente ensayo se obtuvo como límite de contracción el siguiente resultado: Lc =

38.19 % Podemos concluir que nuestro ensayo fue regular

Llegamos a la conclusión de que secado al horno el suelo no reduce su volumen

Por último, es muy importante este tipo de prácticas, ya que nos familiariza con los

procedimientos usados en la vida profesional y el resultado de un buen aprendizaje se

verá reflejado en un buen desarrollo laboral.

RECOMENDACIONES

Tener cuidado al momento de pesar las muestras ya que el mínimo descuido afecta los

resultados.

Leer con anticipación lo que se va a realizar en la práctica de laboratorio para conocer

las especificaciones de cómo tratar las muestras y con ello obtener resultados más

confiables.

Se debe tener mayor cuidado al momento de agregar el agua en todos los ensayos ya

que si agregamos demasiada o poca agua haría que la muestra no se pueda trabajar,

debido a que la prueba tiene un parámetro establecido y debe cumplirse sin alterar nada.

Es recomendable emplear diferentes tipos de suelos para ver la variación en su

comportamiento, dependiendo de su composición, ya que algunas texturas necesitan

mayor cantidad de agua que otras (ejemplo: las arcillas).

La determinación del límite líquido y límite plástico de un suelo deben hacerse

simultáneamente, para poder establecer correlaciones válidas entre los resultados

obtenidos..

También es recomendable desarrollar el limite de contraccion, y realizar sus cálculos

respectivos, ya que es uno de los parámetros importantes para el encontrar el índice de

plasticidad.

Es importante los parámetros de contracción, ya que con estos datos se puede

desarrollar la carta de plasticidad con el cual podemos determinar el acompañante del

suelo y darle el nombre adecuado con el cual se trabajara.

CONCLU

SIONES


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Anexos

limite de contraccion para mañana

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